(18分)如图所示,质量为m1=50kg的某学生(可视为质点)站在长为L=3m、质量为m2=100kg的甲车右端,人和车均处于静止状态,地面水平光滑。一质量为m3=100kg的乙车以速度v0=3m/s向

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动量守恒定律/2022-11-16 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

(18分)如图所示,质量为m1=50kg的某学生(可视为质点)站在长为L=3m、质量为m2=100kg的甲车右端,人和车均处于静止状态,地面水平光滑。一质量为m3=100kg的乙车以速度v0=3m/s向右运动。当该学生发现乙车时,两车距离为d=5m,该学生马上在家车商向左匀加速跑动,跑到甲车车位后从甲车跳到乙车上,假设该生跳到乙车后马上相对乙车静止。求:
(1)为了避免在学生从甲车跳出前两车相碰,该学生跑动时加速度a1至少为多少?
(2)要使两车不想碰,该学生跑动时加速度a2至少为多少?
(非命题者注:此问应说明学生离开甲车时对甲车没有水平蹬踏效果)

◎ 答案

(1)a1=1m/s2 (2)该学生加速度至少为1.44m/s2

◎ 解析

解:
(1)设学生经过时间t1运动到甲车左端时甲车向右运动的位移为s,则学生位移为L-s.
由动量守恒定律可知,学生在甲车上运动时,学生、甲车的动量大小相等、方向相反,故其平均动量大小相等
       ①……………………2分
设乙车经过时间t2恰好追上甲车,则v0t2="d+s      " ②……………………2分
学生在甲车上加速过程       L-s=   ③……………………2分
解123得    a1=1m/s2      ……………………2分
(2)设学生运动到甲车左侧时速度为v1,此时甲车速度为v2
由动量守恒定律得       m1v1—m2v2="0   " ④……………………2分
学生跳到乙车后共同速度为v3 ,则m3v0—m1 v1=(m3 +m1)v3 ⑤……………2分
要使两车不相撞     v2 ≥v3        ⑥……………………1分
解④⑤⑥得      v1≥2.4m/s……………………1分
学生在甲车上运动过程     v12=2a2(L-s)……………………2分
∴a2≥1.44m/s2   该学生加速度至少为1.44m/s2……………………2分

◎ 知识点

    专家分析,试题“(18分)如图所示,质量为m1=50kg的某学生(可视为质点)站在长为L=3m、质量为m2=100kg的甲车右端,人和车均处于静止状态,地面水平光滑。一质量为m3=100kg的乙车以速度v0=3m/s向…”主要考查了你对  【动量守恒定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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